神經(jīng)干細(xì)胞衰老的研究進(jìn)展

張敏杰　王曉梅(通訊作者)

1)同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院　上?！?00092　　2)同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院特需診療科　上?！?00072

神經(jīng)干細(xì)胞衰老的研究進(jìn)展

張敏杰1)王曉梅2)(通訊作者)

1)同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海2000922)同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院特需診療科上海200072

【摘要】神經(jīng)干細(xì)胞廣泛分布在哺乳動物胚胎腦內(nèi)，在成人的腦內(nèi)室管膜下區(qū)、胼骶體下區(qū)等均有分布。其具有分化潛能和自我更新特點(diǎn)，在合適條件下會轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞等，可發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)作用。而一旦神經(jīng)干細(xì)胞所處的微環(huán)境發(fā)生改變，或增殖、分化等基因突變，則會引起神經(jīng)干細(xì)胞的衰亡。造成神經(jīng)干細(xì)胞無法發(fā)揮正常的神經(jīng)保護(hù)和修復(fù)作用，故抑制神經(jīng)干細(xì)胞衰老在臨床上有重要價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】神經(jīng)干細(xì)胞；衰老；修復(fù)保護(hù)

神經(jīng)干細(xì)胞是近年來臨床上神經(jīng)外科研究熱點(diǎn)之一，其不僅涉及到神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，且在神經(jīng)修復(fù)和退行性病變治療上也發(fā)揮重要作用。目前對神經(jīng)干細(xì)胞定義是未分化，具有潛能性，可自我更新的細(xì)胞，能在體內(nèi)適應(yīng)并選擇不同細(xì)胞命運(yùn)的細(xì)胞。其分裂方式有兩種，分別是對稱分裂和不對稱分裂[1]。分別上主要是室管膜下區(qū)、顆粒細(xì)胞下層、胼胝體下區(qū)、小腦邊緣區(qū)域。研究[2]稱，神經(jīng)干細(xì)胞隨著年齡增長也會出現(xiàn)衰老情況，降低對人體的保護(hù)作用，最終造成神經(jīng)退行性病變難以修復(fù)。故在臨床上目前著重于神經(jīng)干細(xì)胞衰老的研究。

1神經(jīng)干細(xì)胞的基本原理方法

目前神經(jīng)干細(xì)胞的培養(yǎng)主要依賴體外培養(yǎng)，原培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞則是從小鼠的腦皮質(zhì)、海馬下區(qū)、海馬齒狀回等形成，神經(jīng)球培養(yǎng)的制備則包含有異質(zhì)性群體、神經(jīng)干細(xì)胞和分化的神經(jīng)細(xì)胞，加上細(xì)胞擴(kuò)增短期內(nèi)很難獲得大量的神經(jīng)干細(xì)胞。研究[3]通過對6個組氨酸序列的肽表皮生長因子，而這些編碼生長因子在鎳螯的玻璃板和聚乙烯培養(yǎng)皿上，這種方法的優(yōu)勢具有高選擇性、快速、大量擴(kuò)增神經(jīng)干細(xì)胞。研究[4]稱，大鼠骨髓充質(zhì)干細(xì)胞在標(biāo)明處理過一次性塑料細(xì)胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，增殖現(xiàn)象很明顯，且會有分化潛能。

為了研究堿性成纖維細(xì)胞生長因子、表皮生長因子、胰島素樣生長因子等對神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化，促使大腸埃希菌融合編碼6個組氨酸核苷酸序列，而這些融合蛋白生長因子以單-因子和兩種因子組合，微陣列鎳離子功能化芯片上，而這些神經(jīng)干細(xì)胞則能顯示出5種生長因子對神經(jīng)干細(xì)胞行為影響性。加入以上2種不同生長因子，對神經(jīng)干細(xì)胞的影響性不單是簡單的疊加，而隨著組合不同，在作用上表現(xiàn)為競爭、協(xié)同和破壞，甚至不同于單一因子原有作用[5]。研究[6]稱，對神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)系統(tǒng)中Nestin中來預(yù)測神經(jīng)系統(tǒng)性原發(fā)性惡性腫瘤惡性度和病死度，目前臨床上采用Brdu作為新生細(xì)胞作為檢測標(biāo)志物，但對神經(jīng)干細(xì)胞有誘導(dǎo)壞死作用。

2影響神經(jīng)干細(xì)胞衰老的相關(guān)因素

研究[7]稱，小腦前腦SVZ祖細(xì)胞會隨著年齡的增長形成嗅覺神經(jīng)和增殖生成下降，而這些改變均和P16表達(dá)升高有關(guān)。研究稱，P16缺陷不影響腸神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞功能，而這說明了神經(jīng)干細(xì)胞在衰老過程中隨著p16表達(dá)升高而出現(xiàn)不斷變化。臨床上對轉(zhuǎn)錄抑制蛋白基因家族有保護(hù)神經(jīng)干細(xì)胞更新和增殖能力的作用。通過動物研究證實(shí)，在成年小鼠神經(jīng)干細(xì)胞和人胚胎神經(jīng)干細(xì)胞中，Bmi-1的升高能增強(qiáng)神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新能力，而抑制則會破壞神經(jīng)干細(xì)胞的受損。敲除之則胚胎神經(jīng)干細(xì)胞衰老現(xiàn)象。研究[8]稱，敲除Bmi-1小鼠胚胎神經(jīng)干細(xì)胞，P21屬于細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑，隨著水平升高，會促使細(xì)胞周期阻滯。體外培養(yǎng)神經(jīng)干細(xì)胞促使細(xì)胞增殖和神經(jīng)元的生成，對體外培養(yǎng)神經(jīng)干細(xì)胞會明顯下降。研究稱，Ink4a/Arf表達(dá)不但會受Bmi-1抑制，且受到HMGA2的限制，其會隨著前者表達(dá)升高而不斷升高。從而促使Let-7b表達(dá)增加，引起神經(jīng)干細(xì)胞功能和數(shù)量的下降，即神經(jīng)干細(xì)胞的衰老[9]。

研究[10-11]稱，神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新主要依賴于轉(zhuǎn)錄因子TLX，其會將轉(zhuǎn)錄因子TLX轉(zhuǎn)至下游靶基因而抑制，調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，而TLX和HDAC3、HDAC5作用下，而區(qū)域含有一個保守的核受體-共調(diào)節(jié)蛋白相互作用序列IXXLL。研究稱，表達(dá)一種含有最小的HDAC5相互作用，由此誘導(dǎo)P21和Pten基因表達(dá)，從而促使神經(jīng)干細(xì)胞增殖，P21基因和早老年性癡呆、關(guān)節(jié)炎等癌癥和衰老均有密切關(guān)系[12]。

研究[13]稱，SVZ神經(jīng)干細(xì)胞、SGZ神經(jīng)干細(xì)胞是胚胎發(fā)育發(fā)育過程中在精息狀態(tài)下會出現(xiàn)激活，發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)作用。而神經(jīng)干細(xì)胞靜息形態(tài)則會發(fā)生蛋白及其受體。而后又會和BMP及BMPR-IA結(jié)合，可促使SMADI磷酸化。研究稱，BMP拮抗劑能增強(qiáng)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，長期使用神經(jīng)前體細(xì)胞減少，抑制了其生成，從而神經(jīng)干細(xì)胞衰老。故BMP對保護(hù)神經(jīng)干細(xì)胞靜息和增殖的平衡有很重要的作用[14]。

報(bào)道[15-16]稱，氧濃度對神經(jīng)干細(xì)胞有重要價(jià)值，其通過對體外小鼠的研究得出，若小鼠處于21%氧濃度時(shí)則在培養(yǎng)的第3～4周后中腦神經(jīng)則會和年齡正相關(guān)，端粒長度也會明顯縮短，會引起細(xì)胞周期阻滯。增殖能力明顯下降，同時(shí)也會促使細(xì)胞衰老、凋亡、自溶，氧濃度控制在3%，則端粒酶的有效成分具有穩(wěn)定性和高表達(dá)性，會抑制中腦細(xì)胞前體細(xì)胞保護(hù)神經(jīng)干細(xì)胞的特性。故臨床上低濃度氧會促使體外培養(yǎng)神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)祖細(xì)胞神經(jīng)球的聚集程度，且可參與正常神經(jīng)干細(xì)胞的自我修復(fù)[17]。

另外，低溫也有保護(hù)神經(jīng)干細(xì)胞的作用。研究[18]稱，在32 ℃對小鼠的神經(jīng)干細(xì)胞系損傷較37 ℃低，特別是在缺損表皮生長因子情況下。我們從中可推測出低溫能損傷表皮生長因子，造成神經(jīng)干細(xì)胞的凋亡，而低溫能抑制神經(jīng)干細(xì)胞向膠質(zhì)細(xì)胞分化，促使神經(jīng)干細(xì)胞的比值增大。而低溫誘導(dǎo)的RNA結(jié)合蛋白則能很好的對神經(jīng)起到保護(hù)作用，液態(tài)氮則能對神經(jīng)干細(xì)胞恢復(fù)后起到很好的作用。

3神經(jīng)干細(xì)胞的發(fā)展趨勢

神經(jīng)干細(xì)胞的作用目前研究最主要的是干細(xì)胞移植和轉(zhuǎn)基因治療兩個方面。研究[19]稱，體外神經(jīng)干細(xì)胞的治療作用不僅僅表現(xiàn)在分化生成新的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞能分泌營養(yǎng)性因子，能促進(jìn)神經(jīng)元生長，在離體試驗(yàn)中獲得新生，在神經(jīng)干細(xì)胞中重新獲得良好的能力。而取自胚胎階段的神經(jīng)干細(xì)胞有很好的再生功能，移植后會出現(xiàn)大量的神經(jīng)干細(xì)胞替換衰老細(xì)胞，而新生細(xì)胞則有很好的再生能力，能及時(shí)清除有害物質(zhì)，能及時(shí)分泌出有助于身體物質(zhì)，且能增進(jìn)全身營養(yǎng)，從而起到修復(fù)機(jī)體的功能。

研究[20]稱，神經(jīng)干細(xì)胞有遺傳作用，能通過病毒或非病毒進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移且持續(xù)性表達(dá)在外源性基因上，同時(shí)能整合到宿主細(xì)胞從正常的神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行分化的能力，且其具有可塑性，能攜帶多種基因，且不良反應(yīng)低，具有免疫耐受性的作用，這些均有效的作用在治療上。

4結(jié)語

神經(jīng)干細(xì)胞是目前臨床上研究熱點(diǎn)之一，雖然在很多方面取得較好效果，但在細(xì)胞的增殖、衰老等方面仍存在缺陷。其在治療神經(jīng)退行性病變、神經(jīng)損傷和腦腫瘤等方面均有廣闊的發(fā)展趨勢，但這些距離臨床試驗(yàn)仍有很長的路，目前多數(shù)是對機(jī)制的闡述，仍在動物研究階段，臨床運(yùn)用仍有待我們的研究和探討。

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(收稿2015-06-12)

【中圖分類號】R339.3+8

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1673-5110(2016)09-0141-02